1. Jelaskan
dalam jalur biosintesis triterpenoid, identifikasilah faktor-faktor penting
yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kualitas banyak.
Jawab:
Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan struktur
yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprene (C5) yang
bergandengan dalam model kepala ke ekor, sedangkan unit isoprene diturunkan
dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (MVA). Adapun reaaksinya
adalah sebagai berikut
Klasifikasi terpenoid ditentukan dari
unit isopren atau unit C-5 penyusun senyawa tersebu. Secara umum biosintesis
dari terpenoid dengan terjadinya 3 reaksi dasar, yaitu:
a. Pembentukan
isopren aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.
b. Penggabungan
kepala dan ekor dua unit isopren akan membentuk mono-, di-, seskui-, sester-
dan poli-terpenoid.
c. Penggabungan
ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.
Mekanisme dari tahap-tahap reaksi
biosintesis terpenoid adalah asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A
melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang
dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol
menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalinat.
Reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan
dekarboksilasi menghasilkan Isopentil piroposfat (IPP) yang selanjutnya
berisomerasasi menjadi Dimetil alil pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase.
IPP sebagai unit isopren aktif bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan
penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerasasi isopren untuk menghasilkan
terpenoid.
Penggabungan ini terjadi karena
serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadapa atom karbon dari DMAPP yang
kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion piropospat yang menghasilkan
Geranil pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid.
Penggabungan
selanjutnya antara unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan
Farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa
seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dari Geranil-geranil pirofosfat
(GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu unit IPP dan GPP dengan
mekanisme yang sama. Mekanisme biosintesa senyawa terpenoid adalah sebagai
berikut:
Pada biosintesis triterpenoid untuk
menghasilkan hasil yang banyak faktor yang sangat mempengaruhinya yaitu pada
jalur asam mevalonat, dimana pada jalur ini terjadi pembentukan asam mevalonat
yang berasal dari asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim-A
berkondensasi, pada tahap ini sangat penting dimana reaksi akan terjadi dengan
bantuan enzim HMG-Coa reduktase agar asam mevalonat yang terbentuk dalam jumlah
banyak yang sebagai dasar pembentukan isopren.
2. Jelaskan
dalam penentuan struktur flavonoid, kekhasan signal dan intensitas serapan
dengan menggunakan spektrum IR sama NMR. Berikan dengan contoh sekurang-kurangnya
2 struktur yang berbeda.
Jawab:
·
Spektroskopi IR
Metode yang dapat menentukan serta mengidentifikasi
gugus fungsi yang terdapat dalam senyawa organik, yang mana gugus fungsi dari
senyawa organik akan dapat ditentukan berdasarkan ikatan dari tiap atom dan
merupakan bilangan frekuensi yang spesifik.
·
Nuklir Magnetik Resonansi Proton (NMR)
Metode ini akan mengetahui posisi atom-atom karbon
yang mempunyai proton atau tanpa proton. Di samping itu akan dikenal atom-atom
lainnya yang berkaitan dengan proton.
·
Sintesis
2-hidroksikalkon menggunakan spektroskopi IR:
Sintesis 2-hidroksikalkon dimulai
dengan menyiapkan 0,01 mol 2-hidroksibenzaldehida dan 0,01
mol asetofenon dalam penangas es kemudian tambahkan larutan asam klorida
bertetes-tetes. Pengadukan dilanjutkan selama 5 jam pada suhu 100C. Endapan
yang diperoleh kemudian disaring dan dimurnikan dengan cara rekristalisasi
dengan pelarut etanol (McBride, 2005). Hasil yang diperoleh kemudian dianalisis
menggunakan KLT, KLT scanner, spektrometer UV-Vis, FTIR dan NMR.
Hasil analisis spektroskopi IR
menunjukkan adanya gugus hidroksil ( OH) dengan adanya serapan melebar dengan
puncak di 3455,23 cm-1, gugus karbonil (C=O) pada daerah 1645,99 cm-1, C=C
alkena pada daerah 1598,85 cm-1, C=C aromatik pada daerah 1584,09 cm-1,
substituen pada kedudukan orto pada cincin aromatik pada daerah 731,75 cm-1, C
fenol pada daerah 1150,65 cm-1. Serapan =C H aromatik maupun alkena di atas
3000 cm-1 terlalu lemah sehingga tidak terbaca pada spektrum IR senyawa hasil
sintesis. Spektrum IR senyawa hasil sintesis ditunjukkan pada gambar berikut.
·
Sintesis
2-hidroksikalkon menggunakan spektroskopi NMR
Sebanyak 3 mL etanol ,
3 mL akuades dan 0,5 g NaOH dicampur diaduk di dalam penangas es sampai semua
NaOH larut. Selanjutnya tambahkan 0,005 mol asetofenon dan 0,005 mol 2-
hidroksibenzaldehida bertetes sambil diaduk. Setelah pengadukan selama 5 jam,
endapan yang timbul disaring dan dicuci dengan akuades. Setelah hasil
penyaringan dikeringkan, selanjutnya senyawa hasil sintesis dimurnikan dengan
cara rekristalisasi menggunakan pelarut etanol-akuades. Selanjutnya senyawa
hasil sintesis yang sudah murni dikeringkan, ditimbang dan ditentukan sifat
fisiknya meliputi warna, kemurnian dan titik lelehnya. Elusidasi struktur
dilakukan menggunakan KLT, KLT-scanner, kemudian dianalisis menggunakan
KLT, KLT scanner, spektrometer UV-Vis, FTIR dan NMR.
Analisis senyawa dengan
menggunakan spektroskopi 1H-NMR dapat memberikan informasi mengenai jumlah,
sifat dan lingkungan atom hidrogen dalam suatu molekul. Spektrum 1H NMR senyawa
hasil sintesis disajikan pada gambar berikut.
Berdasarkan data
spektrum 1H NMR senyawa hasil sintesis muncul serapan-serapan pada daerah 8,09
ppm ((1H, d, 6,7 Hz); 6,97 ppm (1H, dd, 7,35 Hz); 6,53 ppm (1H, t,
7,95 Hz ); 8,09 ppm (1H, d, 8,55 Hz) yang menunjukkan proton-proton dari
cincin aromatik B. Serapan pada 8,28 ppm (1H, d, 15,25 Hz) dan 8,03 ppm
(1H, d, 15,25 Hz) menunjukkan proton-proton pada gugus –CH= etilena
dengan posisi trans. Serapan-serapan yang muncul pada daerah 7,51 ppm (2H, d,
7,35 Hz); 7,56 ppm (2H, d, 7,65 Hz); dan 7,08 ppm (1 H, t, 6,7
Hz) menunjukkan proton-proton pada cincin aromatik A.
3. Dalam
isolasi alkaloid, pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa. Jelaskan
dasar penggunanaan reagen tersebut, dan berikan contohnya sekurang-kurangnya
tiga macam alkaloid.
Jawab:
Kebanyakan senyawa alkaloid bersifat
basa, sifat tersebut tergantung pada adanya pasangan elektron pada nitrogen.
Jika gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan
elektron, contoh gugus alkil, maka
ketersediaan elektron pada nitrogen naik dan senyawa lebih bersifat
basa. Sebaliknya bila gugus fungsional yang berdekatan bersifat menarik
elektron (contoh gugus karbonil), maka ketersediaan elektron berpasangan
berkurang dan pengaruh yang ditimbulkan alkaloid dapat bersifat netral atau
bahkan sedikit asam. Umumnya, alkaloid tidak berwarna walaupun masih ada yang
berwarna, bersifat basa sehingga jika
itambahkan asam akan membentuk garam, dan larut dalam pelarut organik.
Pada saat isolasi alkaloid dibutuhkan
dibutuhkan dalam suasana asam, hal ini bertujuan agar gugus amina terprotonasi
membentuk garamnya, sehingga senyawa alkaloid lebih mudah terisolasi.
Yang termasuk senyawa alkaloid adalah nikotin, kafein.
dan morfin Secara umum ekstraksi alkaloid pada tanaman.
a.
Nikotin adalah suatu alkaloid
dengan nama kimia 3-(1-metil-2-pirolidil)
piridin. Saat diekstraksi dari daun tembakau,
nikotin tak berwarna,
tetapi segera menjadi coklat ketika bersentuhan dengan udara. Nikotin
dapat menguap dan dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari
larutan yang dibasakan.
b. Kafein adalah senyawa
yang termasuk dalam golongan alkaloid. Alkaloid adalah senyawa yang
mengandung atom nitrogen dalam strukturnya dan banyak ditemukan dalam tanaman.
Senyawa alkaloid umumnya memiliki rasa pahit dan seringkali memiliki sifat
fisilogis aktif bagi manusia.
c. Morfin
adalah alkaloid analgesik yang sangat kuat dan merupakan agen aktif utama
yang ditemukan pada opium.
Morfina bekerja langsung pada sistem saraf pusat untuk menghilangkan rasa
sakit. Morfin adalah paling banyak mengandung alkaloid yang ditemukan di opium
, getah kering (lateks) yang berasal dari hasil getah irisan biji mentah opium,
atau dinamakan, poppy, Papaver somniferum .
4. Jelaskan
keterkaitan di antara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur
senyawa bahan alam. Berikan contohnya.
Jawab:
Biosintesis, metode isolasi, dan
penentuan struktur sangat penting di dalam mengekstraksi suatu senyawa
metabolit sederhana. Biosintesis dilakukan untuk mengetahui apakah suatu
senyawa bahan alam tersebut diekstraksi berasal dari senyawa apa, sehingga
didapatkan senyawa yang diinginkan. Pada metode isolasi harus dibutuhkan syarat
pelarut yang digunakan, apakah senyawa yang akan di ekstrak bersifat polar atau
tidak, atau mengandung suatu gugus. Sedangkan penentuan struktur dapat
menggunakan metode kromatografi dapat berupa IR, NMR dan lain-lain. Penentuan
struktur ini menunjukkan bagian struktur/ gugus mana yang berguna dan dapat
dimanfaatkan dalam kehidupan.
Antosianin adalah pigmen dari kelompok flavonoid yang
larut dalam air, berwarna merah sampai biru yang bersifat sebagai antioksidan
dan tersebar luas pada tanaman. Secara kimia semua antosianin merupakan turunan
suatu struktur aromatik tunggal, yaitu sianidin, dan semuanya terbentuk dari
pigmen sianidin ini dengan penambahan atau pengurangan gugus hidroksil,
metilasi dan glikosilasi.
Tahap pertama, biosintesis antosianin
dimulai dari produksi asam cinnamic dari phenil alanine pada
siklus asam shikimic oleh enzim phenilalanine amoniliase (PAL)
yang kemudian dikonversi menjadi asam coumaric dan mengalami modifikasi
menjadi malonyl CoA. Tiga molekul malonyl CoA dan ρ-coumaroyl-CoA
membentuk naringenin chalcone yang selanjutnya dikonversi menjadi flavanone
dan naringenin. Tahap kedua, reduksi formasi dihydroflavonol menjadi
flaven-3,4 diol (leucoanthocyanin) yang kemudian dikonversi menjadi
antosianin setelah ditambahkan molekul glukosa oleh enzim UDP glucose, yaitu
flavonoid glucosyltransferase.
Untuk mengisolasi senyawa antosianin,
metode yang biasa digunakan adalah mengekstraksi jaringan segar dengan cara
maserasi dalam alkohol yang mempunyai titik didih yang rendah dan mengandung
asam (1% HCl). Pelarut organik yang biasa digunakan adalah metanol. Hal ini
karena metanol merupakan senyawa yang polar sehingga pigmen antosianin dapat
mudah larut, selain itu titik didihnya yang relatif rendah 65° C, sehingga
memudahkan dalam pemekatan ekstrak.
Pada
spektrum FTIR menunjukkan bahwa isolat 1 kemungkinan mengandung beberapa gugus
fungsi seperti –OH yang ditunjukkan oleh serapan tajam pada daerah 3431,13 cm-1
yang didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan gelombang 1055,95 cm-1
untuk ikatan –C-O alkohol. Serapan ikatan rangkap –C=C aromatik ditunjukkan
oleh serapan tajam pada bilangan gelombang 1633,59 cm-1 yang didukung juga oleh
munculnya serapan pada bilangan gelombang 1473,51 cm-1. Berdasarkan hasil
kromatogram serta spectrum UV-Vis dan spektrum FTIR disimpulkan bahwa struktur
senyawa antosianin yang diduga untuk isolat 1 adalah sebagai berikut:
Dugaan Struktur Senyawa Antosianin dalam Isolat 1
(Pelargonidin 3-monoglukosida).
